梯度放大器的串联补偿电路及核磁共振成像设备制造技术

本发明专利技术提供一种梯度放大器的串联补偿电路及核磁共振成像设备，包括：第一升压变压器和至少以下两个逆变器，分别为：第一逆变器和第二逆变器；第一逆变器，用于将第一直流电压逆变为第一交流电压；第二逆变器，用于将第二直流电压进行逆变后输入第一升压变压器的输入端；第一升压变压器，用于将其输入端的电压升压为第二交流电压；第一交流电压和第二交流电压叠加后为梯度线圈提供电源。由于升压变压器可以将电压升高，该电路满足下一代核磁共振成像设备中梯度线圈对高电压的要求。第一逆变器和第二逆变器中开关管的耐压选择正常的耐压，不必选择耐压等级很高的开关管，有利于开关管的选型。否则将造成开关管选型困难。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医疗设备
，尤其涉及一种梯度放大器的串联补偿电路及核磁共振成像设备。
技术介绍
梯度放大器的主要作用是为核磁共振设备中的梯度线圈提供驱动电流，并且能够精确控制梯度线圈的电流，梯度线圈可以等效理解为一个电感，所以当线圈电流快速变化的时候，梯度放大器需要瞬间输出高压；当线圈电流是直流时，梯度放大器需要快速从高压转为一个低压。目前，梯度放大器使用串联H桥拓扑满足核磁共振成像的要求。具体可以参见图1a和图1b，该图为现有技术中提供的串联H桥式的梯度放大器示意图。图1a为一个H桥的示意图，图1b为三个H桥串联在一起的示意图。H桥的开关管由控制电路输出的脉冲信号控制其通断状态。三个H桥的输出电压的相位彼此错相，从而可以实现梯度线圈两端等效开关频率增加，这样可以减少电流纹波。梯度线圈本身可以等效为一个电感，其两端电压如下公式(1)所示。Vgc=Lgc×digcdt+Rgc×igc---(1)]]>当线圈电流处于暂态跳变时候，三个H桥的输出电压V1、V2和V3错相叠加在一起。当线圈电流处于稳态，V1、V2、V3彼此错相，使得线圈等效开关频率增加，从而减少电流纹波。但是，下一代核磁共振设备要求梯度线圈的电压更高，因此，需要梯度放大器提供的驱动电流也越大，这样给H桥中的开关管的选型造成困难，因为开关管的耐压是有限的，目前开关管选用IGBT时，IGBT最高耐压为3.2kV。并且开关管随着耐压的增加，损耗会越来越大，开关特性也会变差，因此，现有技术这种架构的梯度放大器将不适用于下一代核磁共振设备的要求。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的以上技术问题，本专利技术提供一种梯度放大器的串联补偿电路及核磁共振成像设备，能够满足下一代核磁共振设备的要求，而且有利于开关管的选型。本实施例提供一种梯度放大器的串联补偿电路，包括：第一升压变压器和至少以下两个逆变器，分别为：第一逆变器和第二逆变器；所述第一逆变器，用于将第一直流电压逆变为第一交流电压；所述第二逆变器，用于将第二直流电压进行逆变后输入所述第一升压变压器的输入端；所述第一升压变压器，用于将其输入端的电压升压为第二交流电压；所述第一交流电压和所述第二交流电压叠加后为梯度线圈提供电源。优选地，还包括：电流传感器、差值电路、第一控制器和第二控制器；所述电流传感器，用于获取所述梯度线圈的电流，并将所述梯度线圈的电流反馈给所述差值电路；所述差值电路，用于获得所述梯度线圈的电流与参考电流的差值，将所述差值发送给所述第一控制器和第二控制器；所述第一控制器，用于根据所述差值控制所述第一逆变器中开关管的开关状态；所述第二控制器，用于根据所述差值控制所述第二逆变器中开关管的开关状态。优选地，还包括：第一开关和第二开关；所述第一开关的两端分别连接所述第一逆变器的正输出端和负输出端；所述第二开关的两端分别连接所述第二逆变器的正输出端和负输出端；当所述第一逆变器故障时，所述第一开关闭合；当所述第二逆变器故障时，所述第二开关闭合。优选地，所述第一直流电压和第二直流电压相等。优选地，还包括：第一电容和第二电容；所述第一电容连接在所述第一直流电压的正极和地之间；所述第二电容连接在所述第一直流电压的负极和地之间。优选地，还包括：第二升压变压器；所述第二升压变压器，用于对所述第一交流电压进行升压；所述第一交流电压升压后的电压与所述第二交流电压叠加后为所述梯度线圈提供电源。优选地，还包括：第三逆变器和第三升压变压器；所述第三逆变器，用于将第三直流电压进行逆变后输入所述第三升压变压器的输入端；所述第三升压变压器，用于将其输入端的电压进行升压为第三交流电压；所述第一交流电压、第二交流电压和第三交流电压叠加后为所述梯度线圈提供电源。优选地，还包括：滤波电路；所述滤波电路连接在所述梯度线圈的输入端，用于对所述梯度线圈的电源进行滤波。优选地，还包括H桥，所述H桥输出的电压与所述第一交流电压和第二交流电压叠加后为梯度线圈提供电源。本专利技术实施例还提供一种核磁共振成像设备，包括所述的梯度放大器的串联补偿电路。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下优点：通过升压变压器将第二逆变器的输出电压升压后与第一交流电压进行叠加为梯度线圈提供电源。由于升压变压器可以将电压升高，因此该电路可以满足下一代核磁共振成像设备中梯度线圈对高电压的要求。而且第一逆变器和第二逆变器中的开关管的耐压可以选择正常的耐压，不必选择耐压等级很高的开关管，这样有利于开关管的选型。否则将造成开关管选型困难。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1a为现有技术中一个H桥的示意图；图1b为现有技术中三个H桥串联在一起的示意图；图2为本专利技术提供的梯度放大器的串联补偿电路实施例一示意图；图3为本专利技术提供的串联补偿的波形示意图；图4a为本专利技术提供的中点钳位结构的逆变器拓扑；图4b为本专利技术提供的T型中点钳位结构的逆变器拓扑；图5为本专利技术提供的梯度放大器的串联补偿电路实施例二示意图；图6a为本专利技术提供的梯度放大器的串联补偿电路实施例三示意图；图6b为本专利技术提供的梯度放大器的串联补偿电路的电路图；图7a为本专利技术提供的梯度放大器的串联补偿电路实施例四示意图；图7b为现有技术中的梯度放大器存在共模干扰的示意图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例一：参见图2，该图为本专利技术提供的梯度放大器的串联补偿电路实施例一示意图。本实施例提供的梯度放大器的串联补偿电路，包括：第一升压变压器T1和至少以下两个逆变器，分别为：第一逆变器100和第二逆变器200；所述第一逆变器100，用于将第一直流电压VBUS1逆变为第一交流电压V1；所述第二逆变器200，用于将第二直流电压VBUS2进行逆变后输入所述第一升压变压器的输入端；可以理解的是，VBUS1和VBUS2可以相等，也可以不相等。所述第一升压变压器T1，用于将其输入端的电压升压为第二交流电压V2；第一升压变压器T1的变比为1：N，即T1的输出电压为输入电压的N倍。其中N的数值可以根据实际需要来选择，本实施例中不做具体限定。所述第一交流电压V1和所述第二交流电压V2叠加后为梯度线圈提供电源。从图2中可以看出，V1和V2串联后为梯度线圈提供电源，由于V2是升压后的电压，因此，可以满足梯度线圈对高电压的要求。而且第一逆变器和第二逆变器中的开关管的耐压可以选择正常的耐压，不必选择耐压等级很高的开关管，这样有利于开关管的选型。否则将造成开关管选型困难。可以理解的是，梯度线圈可以等效为电阻部分Rgc和电感部分Lgc。因为梯度线圈的电压Vgc由公式(1)决定，所以第一逆变器100和第二逆变器200负责不同的功能，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种梯度放大器的串联补偿电路，其特征在于，包括：第一升压变压器和至少以下两个逆变器，分别为：第一逆变器和第二逆变器；所述第一逆变器，用于将第一直流电压逆变为第一交流电压；所述第二逆变器，用于将第二直流电压进行逆变后输入所述第一升压变压器的输入端；所述第一升压变压器，用于将其输入端的电压升压为第二交流电压；所述第一交流电压和所述第二交流电压叠加后为梯度线圈提供电源。

【技术特征摘要】
1.一种梯度放大器的串联补偿电路，其特征在于，包括：第一升压变压器和至少以下两个逆变器，分别为：第一逆变器和第二逆变器；所述第一逆变器，用于将第一直流电压逆变为第一交流电压；所述第二逆变器，用于将第二直流电压进行逆变后输入所述第一升压变压器的输入端；所述第一升压变压器，用于将其输入端的电压升压为第二交流电压；所述第一交流电压和所述第二交流电压叠加后为梯度线圈提供电源。2.根据权利要求1所述的梯度放大器的串联补偿电路，其特征在于，还包括：电流传感器、差值电路、第一控制器和第二控制器；所述电流传感器，用于获取所述梯度线圈的电流，并将所述梯度线圈的电流反馈给所述差值电路；所述差值电路，用于获得所述梯度线圈的电流与参考电流的差值，将所述差值发送给所述第一控制器和第二控制器；所述第一控制器，用于根据所述差值控制所述第一逆变器中开关管的开关状态；所述第二控制器，用于根据所述差值控制所述第二逆变器中开关管的开关状态。3.根据权利要求1所述的梯度放大器的串联补偿电路，其特征在于，还包括：第一开关和第二开关；所述第一开关的两端分别连接所述第一逆变器的正输出端和负输出端；所述第二开关的两端分别连接所述第二逆变器的正输出端和负输出端；当所述第一逆变器故障时，所述第一开关闭合；当所述第二逆变器故障时，所述第二开关闭合。4.根据权利要求1-3任一项所述的梯度放大器的串联补偿电路，...

【专利技术属性】
技术研发人员：林应锋，
申请(专利权)人：沈阳东软医疗系统有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21